NO116523B

NO116523B -

Info

Publication number: NO116523B
Application number: NO162812A
Authority: NO
Inventors: D Warnes
Original assignee: St Joseph Lead Co
Priority date: 1965-05-05
Filing date: 1966-04-29
Publication date: 1969-04-08
Also published as: NL6605382A; ES326380A1; LU51016A1; US3346364A; GB1068449A; BE679988A

Description

Fremgangsmåte til fremstilling av sinkkonsentratpellets for bruk Process for the production of zinc concentrate pellets for use

i en elektrotermisk sinkreduksjonsovn. in an electrothermal zinc reduction furnace.

Foreliggende - oppfinnelse vedrorer fremstilling av sinkkonsen-tratpellet ved reduksjon av sinkmalm. Mer spesielt vedrdrer oppfinnelsen en forbedret fremgangsmåte til fremstilling av sinkoksydpellets beregnet for bruk i en elektrotermisk reduksjonsprosess til fremstilling av sink. The present invention relates to the production of zinc concentrate pellets by reduction of zinc ore. More particularly, the invention relates to an improved method for the production of zinc oxide pellets intended for use in an electrothermal reduction process for the production of zinc.

Mer enn $ 0% av den fremstilte sink kommer fra malmer som inneholder sinken i form av dets sulfid. Sinkinnholdet i malmen konsen-treres vanligvis ved hjelp av en flotasjonsprosess. Typisk kommersi-elle konsentrater inneholder 54-64$ sink, 31-34$ svovel, opp til 10$ jern, opp til 2% bly, opp til 1% kadmium og også noe kopper, mangan og silisium. More than $ 0% of the manufactured zinc comes from ores containing the zinc in the form of its sulphide. The zinc content in the ore is usually concentrated using a flotation process. Typical commercial concentrates contain 54-64% zinc, 31-34% sulphur, up to 10% iron, up to 2% lead, up to 1% cadmium and also some copper, manganese and silicon.

For at det skal være egnet som materiale til bruk i elektrotermiske reduksjonsovner, må sinkkonsentratet være avsvovlet og fortrinnsvis behandles for å fjerne urenheter så som bly og kadmium. Konsentratet tilfores ovnen i form av porose agglomerater med en viss storrelse. In order for it to be suitable as a material for use in electrothermal reduction furnaces, the zinc concentrate must be desulphurised and preferably treated to remove impurities such as lead and cadmium. The concentrate is fed to the furnace in the form of porous agglomerates of a certain size.

Den vanlige praksis ved fremstilling av sinkmetall (jfr. norsk patent nr. 95 431 og. britisk patent nr. 718 7^9), er å oppvarme sink-sulfidmalm-konsentrat i en ikke-oksyderende atmosfære for å avdestil-lere bly og kadmium-urenhéter og deretter videre å oppvarme eller roste konsentratet i en oksyderende atmosfære for å omdanne sinksul-fidet til sinkoksyd. De to oppvarmingstrinn er separate operasjoner, men de kan imidlertid foretaes i separate soner i en enkelt ovn. Det andre oppvarmingstrinn er et fluidiseringstrinn og produktet består av relativt finkornede partikler. Disse partiklene agglomereres ved sintring med et karbonholdig brensel for det fores til reduksjonsovner Britisk patent nr. 718 769 foreslår en slik agglomerering. Det sin-trede materialet knuses og siktes for således å oppnå den onskede onskede storrelse som kan brukes som tilforingsmateriale i den elektrotermiske ovnen. The usual practice in the production of zinc metal (cf. Norwegian patent no. 95 431 and British patent no. 718 7^9) is to heat zinc sulphide ore concentrate in a non-oxidizing atmosphere to distill off lead and cadmium - impurities and then further heating or roasting the concentrate in an oxidizing atmosphere to convert the zinc sulphide into zinc oxide. The two heating steps are separate operations, but they can, however, be carried out in separate zones in a single oven. The second heating step is a fluidization step and the product consists of relatively fine-grained particles. These particles are agglomerated by sintering with a carbonaceous fuel before it is fed to reduction furnaces British patent no. 718 769 suggests such agglomeration. The sintered material is crushed and sieved to thus achieve the desired desired size which can be used as feed material in the electrothermal furnace.

Det er funnet at sinkkonsentrat som formes til pellets alene eller sammen med re-sirkulert findelt materiale fra reduksjonsovner eller med annen re-sirkulert eller sinkholdige materialer og et bindemiddel, kan varmebehandles i en ovn med et enkelt bevegelig lag for å flyktiggjore bly og kadmiumsulfider og for å avsvovie konsentratet. Den ovre delen av ovnen, som har en atmosfære hvor det er et underskudd på oksygen, opprettholdes ved temperaturer som er egnede.for flyktiggjorelse av bly og kadmiumsulfider. Den nedre delen av ovnen, som inneholder et relativt overskudd av oksygen, holdes ved temperaturer som er egnet for å oksydere sulfidsvovelet til svoveldioksyd. På samme tid herdes pellets av sinkkonsentrat ved at de utsettes for de forhoyede tempe-raturer som kreves ved rensingen og avsvovlingen. It has been found that zinc concentrate formed into pellets alone or together with recycled finely divided material from reduction furnaces or with other recycled or zinc-containing materials and a binder can be heat treated in a single moving bed furnace to volatilize lead and cadmium sulfides and to deodorize the concentrate. The upper part of the furnace, which has an atmosphere where there is a deficit of oxygen, is maintained at temperatures suitable for volatilization of lead and cadmium sulphides. The lower part of the furnace, which contains a relative excess of oxygen, is kept at temperatures suitable for oxidizing the sulphide sulfur to sulfur dioxide. At the same time, zinc concentrate pellets are hardened by being exposed to the elevated temperatures required for cleaning and desulphurisation.

Ifolge foreliggende oppfinnelse er det således tilveiebragt en fremgangsmåte til fremstilling av sinkkonsentratpellets for bruk i en elektrotermisk sinkreduksjonsovn, ved foring av et sinkmalmkon-sentratmateriale nedover gjennom en vertikal sjaktovn som har to oppvarmingssoner, utsette dette materiale i en 6vre oppvarmingssone for en temperatur på ca. 1150°C i en atmosfære som har et underskudd på oksygen fcr å fordampe og avdrive bly- og kadmiumsulfider fra materialet, og ved å utsette materialet i en lavere oppvarmingssone for en temperatur på mellom ca. 900°-1025°C i nærvær av tilstrekkelig oksy- . gen for således å omdanne sulfidsvovelinnholdet i konsentratet til svoveldioksyd og sinkverdiene til sinkoksyd, og foring av minst noe av svoveldioksydet fra den andre oppvarmingssone til den forste oppvarmingssone, kjennetegnet ved at det anvendes et sinkmalmkonsentrat-materiale med en partikkelstorrelsesfordeling på ca. 98$ av -100 mesh og 50-60$ av -325 mesh og at det benyttede sinkmalmkonsentratmateri- According to the present invention, there is thus provided a method for producing zinc concentrate pellets for use in an electrothermal zinc reduction furnace, by feeding a zinc ore concentrate material down through a vertical shaft furnace which has two heating zones, exposing this material in a 6th heating zone to a temperature of approx. 1150°C in an atmosphere that has a deficit of oxygen to evaporate and remove lead and cadmium sulphides from the material, and by exposing the material in a lower heating zone to a temperature of between approx. 900°-1025°C in the presence of sufficient oxy- . gene to thus convert the sulphide sulfur content in the concentrate to sulfur dioxide and the zinc values to zinc oxide, and feeding at least some of the sulfur dioxide from the second heating zone to the first heating zone, characterized by using a zinc ore concentrate material with a particle size distribution of approx. 98$ of -100 mesh and 50-60$ of -325 mesh and that it used zinc ore concentrate material

ale for behandlingen omdannes til pellets med en diameter på ca. 12 ale for the treatment is converted into pellets with a diameter of approx. 12

mm. etc.

De to forskjellige temperatursonene ti-lveiebringes ved å kontrollere oksygenmengden som tilfores til hver sone og stromningsret-ningen på rostingsgassene. Ytterligere temperaturkontroll kan opp- The two different temperature zones are provided by controlling the amount of oxygen supplied to each zone and the direction of flow of the roasting gases. Additional temperature control can up-

nås ved å regulere mengden på kjolegassen som innfores i hver av sonene. is reached by regulating the amount of the jacket gas that is introduced into each of the zones.

Selv om foreliggende oppfinnelse er beskrevet under spesiell henvisning til en fremgangsmåte til fremstilling av pellets fra sinkkonsentrat som er egnet som materiale i elektrotermiske reduksjonsovner, er oppfinnelsen også anvendbar for fremstilling av sinkkonsentratpellets som er egnet som tilforingsmateriale i andre reduksjons- Although the present invention is described with special reference to a method for the production of pellets from zinc concentrate which is suitable as material in electrothermal reduction furnaces, the invention is also applicable to the production of zinc concentrate pellets which are suitable as feed material in other reduction

og smelteprosesser. Den generelle fremgangsmåte ifolge foreliggende oppfinnelse kan f.eks. benyttes til fremstilling av pellets som er egnet som materiale til fremstilling av sink og/eller sinkoksyd ved hjelp av masovner, roterende ovner, horisontale retorter og "gitter-ovner. and smelting processes. The general method according to the present invention can e.g. is used for the production of pellets which are suitable as material for the production of zinc and/or zinc oxide using blast furnaces, rotary furnaces, horizontal retorts and "grate furnaces".

Foreliggende oppfinnelse skal videre illustreres ved fSlgende beskrivelse og eksempler: Sinkmalmkonsentratet pelletiseres ved hjelp av konvensjonelle metoder. De resulterende pellets må ha tilstrekkelig mekanisk styrke til å motstå passasje gjennom ovnen som benyttes til rensing 'Og avsvovling av konsentratet. Pelletmaterialet må også væfe i stand til å kunne varmeherdes slik at det får den mekaniske styrke som er n5d-vendig til den påfolgende bruk av dette materiale i elektrotermiske sinkreduksjonsovner. The present invention shall be further illustrated by the following description and examples: The zinc ore concentrate is pelletised using conventional methods. The resulting pellets must have sufficient mechanical strength to withstand passage through the furnace used for purification and desulphurisation of the concentrate. The pellet material must also be able to be heat-hardened so that it has the mechanical strength that is suitable for the subsequent use of this material in electrothermal zinc reduction furnaces.

Sinkkonsentratet males fortrinnsvis f6r pelletiseringen. Maling reduserer storrelsen av de relativt få tilstedeværende grovkornede partiklene og forbedrer vanligvis fordelingen av partikkelstSrrel-sen. Pellets som er laget fra malt konsentrat er tettere og sterkere og har en relativt st5vfri overflate. Re-sirkulerte sinkholdige-materialer eller andre sinkholdige materialer males også fortrinnsvis far pelletiseringen. Oppmalt finkornede partikler av restmaterialet fra den elektrotermiske reduksjonsovnen har, når det er innfort i pelletblandingen, liten virkning på pelletmaterialets styrke. The zinc concentrate is preferably ground before pelletisation. Grinding reduces the size of the relatively few coarse particles present and usually improves the particle size distribution. Pellets made from ground concentrate are denser and stronger and have a relatively dust-free surface. Recycled zinc-containing materials or other zinc-containing materials are also preferably ground before pelletizing. Ground fine-grained particles of the residual material from the electrothermal reduction furnace, when incorporated into the pellet mixture, have little effect on the strength of the pellet material.

Konvensjonelle bindemidler som leire og silisiumholdige materialer, tilsettes til pelletblandingen for å forbedre pelletmaterialets mekaniske styrke. Bentonit, en silisiumoksyd-aluminium-oksydleire, er et spesielt foretrukket bindemiddel. De mekaniske egenskaper til pelletene forbedres også ved innforing av en sinksul-fatopplosning i pelletblandingen. Forskjellige fremgangsmåter for fremstilling av pellets er velkjente for fagmannen, og foreliggende oppfinnelse er ikke begrenset til de i beskrivelsen omtalte pelleti-seringssystemer. Conventional binders such as clay and siliceous materials are added to the pellet mixture to improve the mechanical strength of the pellet material. Bentonite, a silica-alumina clay, is a particularly preferred binder. The mechanical properties of the pellets are also improved by introducing a zinc sulphate solution into the pellet mixture. Various methods for the production of pellets are well known to those skilled in the art, and the present invention is not limited to the pelletizing systems mentioned in the description.

Som angitt ovenfor, kan sinkkonsentratet inneholde bly- og kadmiumforurensninger. Disse forurensninger er vanligvis tilstede As indicated above, the zinc concentrate may contain lead and cadmium contaminants. These contaminants are usually present

som sulfider. Fordampning av disse sulfider fra konsentratet begunstiges ved forhoyede temperaturer, og rensing ved maksimum temperaturer foretrekkes. Temperaturer på opp til ca. 1150°C kan trygt brukes uten å bevirke at de enkelte pellets fester seg til hverandre. Fordampning av bly- og kadmiumsulfider begunstiges i nærvær av en atmosfære som er mangelfull når det gjelder oksygen. Når for mye oksygen er tilstede, omdannes bly-og kadmiumsulfidene til mindre flyktige oksyder derav. Ved temperaturer mellom 1000 og 1150°C er imidlertid damptrykket til oksydene enda av vesentlig storrelse og rensingen av pelletene vil fortsette, men ved en langsommere hastighet. Til-stedeværelsen av små mengder vanndamp i rostingsgassen synes å hjelpe fjerningen av bly og kadmium antagelig ved å hindre omdannelse av disse til oksyder. such as sulfides. Evaporation of these sulphides from the concentrate is favored at elevated temperatures, and purification at maximum temperatures is preferred. Temperatures of up to approx. 1150°C can be safely used without causing the individual pellets to stick to each other. Volatilization of lead and cadmium sulfides is favored in the presence of an atmosphere deficient in oxygen. When too much oxygen is present, the lead and cadmium sulphides are converted into less volatile oxides thereof. At temperatures between 1000 and 1150°C, however, the vapor pressure of the oxides is still of significant magnitude and the cleaning of the pellets will continue, but at a slower rate. The presence of small amounts of water vapor in the roasting gas seems to help the removal of lead and cadmium presumably by preventing their conversion to oxides.

Det re-sirkulerende finkornede materiale fra den elektrotermiske reduksjonsovnen som tilsettes til pelletblandingen, inneholder en viss mengde karbon. Det meste av dette karbonet fjernes i bly og kadmiumrensingstrinnet ved oksydasjon til gassformige oksyder. The re-circulating fine-grained material from the electrothermal reduction furnace that is added to the pellet mixture contains a certain amount of carbon. Most of this carbon is removed in the lead and cadmium purification step by oxidation to gaseous oxides.

Det resterende sulfidsvovelinnhold i sinkkonsentratet fjernes i vesentlig grad ved omdannelse av sinksulfid til sinkoksyd. Denne omdannelse favoriseres ved forhoyede temperaturer og foregår ikke med onsket hastighet under 550°C. Omdannelsen forblir ufullstendig ved temperaturer opp til 750°Cy'<i>' idet sinken er i form av dets sulfat. Svovelfjerningen foregår med maksimum hastighet mellom 900°-1025°C. Hastigheten med hvilken svovel fjernes minker merkbart ved temperaturer storre enn 1025°C. Avsvovling begunstiges i nærvær av overskudd oksygen i rostingsgassen. Svovelet fjernes som svoveldioksyd og tilstrekkelig oksygen må tilfores slik at det kan forbinde seg med alt tilstedeværende sulfidsvovel og sink. Den avtagende hastighet for avsvovlingens vedkommende ved hoyere temperaturer, skyldes at pelletene mister sin porositet overfor oksygen ved temperaturer over ca. 1025°C. The remaining sulphide sulfur content in the zinc concentrate is largely removed by converting zinc sulphide into zinc oxide. This conversion is favored at elevated temperatures and does not take place at the desired rate below 550°C. The conversion remains incomplete at temperatures up to 750°Cy'<i>' as the zinc is in the form of its sulfate. Sulfur removal takes place at maximum speed between 900°-1025°C. The rate at which sulfur is removed decreases noticeably at temperatures greater than 1025°C. Desulphurisation is favored in the presence of excess oxygen in the roasting gas. The sulfur is removed as sulfur dioxide and sufficient oxygen must be supplied so that it can combine with all sulphide sulfur and zinc present. The decreasing rate of desulphurisation at higher temperatures is due to the pellets losing their porosity to oxygen at temperatures above approx. 1025°C.

Det er tydelig at de betingelser som favoriserer flyktiggjorelse av bly- og kadmiumsulfider fra sinkkonsentratet, ikke er de samme som de som begunstiger fullstendig avsvovling av konsentratene. Optimal fjerning av bly og optimal avsvovling kan ikke oppnås i en enkelt rostesone. Av denne grunn, er ovnen som anvendes ved utførel-sen av foreliggende oppfinnelse, delt i minst to soner. Den forste eller ovre sone opprettholdes ved temperaturer som er egnet for for-flyktigelse av bly-og kadmiumsulfider; den andre eller nedre sone opprettholdes ved temperaturer som er egnet for avsvovling av sinksulfid. Tilstrekkelig luft tilfores den andre oppvarmingssonen slik at det overskudd oksygen som kreves til avsvovlingen, stadig forefinnes i nevnte sone. På samme tid opprettholdes en atmosfære, som har et underskudd på oksygen, i den forste. sonen. I en foretrukken utfor- It is clear that the conditions which favor volatilization of lead and cadmium sulphides from the zinc concentrate are not the same as those which favor complete desulphurisation of the concentrates. Optimal lead removal and optimal desulfurization cannot be achieved in a single rust zone. For this reason, the oven used in the execution of the present invention is divided into at least two zones. The first or upper zone is maintained at temperatures suitable for volatilization of lead and cadmium sulphides; the second or lower zone is maintained at temperatures suitable for zinc sulphide desulphurisation. Sufficient air is supplied to the second heating zone so that the excess oxygen required for desulphurisation is constantly present in said zone. At the same time, an atmosphere, which has a deficit of oxygen, is maintained in the first. the zone. In a preferred embodiment

else av oppfinnelsen strommer varme svoveldioksydholdige gasser fra den andre sonen til den forste sonen for således å bistå overforingen av varme fra den andre til den forste sonen, for å hjelpe til å opprettholde et underskudd av oksygen i atmosfæren i den forste sonen og for å virke som en feiegass og således fremme forflyktigelsen av bly og kadmiumsulfider. According to the invention, hot sulfur dioxide-containing gases flow from the second zone to the first zone so as to assist the transfer of heat from the second to the first zone, to help maintain a deficit of oxygen in the atmosphere in the first zone and to act as a sweeping gas and thus promote the volatilization of lead and cadmium sulphides.

Varmeherding av konsentratpellets finner sted på samme tid Heat curing of concentrate pellets takes place at the same time

som konsentratet gjores fritt for bly og avsvovles, ved gjennomføring gjennom den varme ovnen. De varme pellets som kommer ut fra ovnen kan avkjoles ved varmeutveksling med luften som tilfores ovnen. I as the concentrate is made free of lead and desulphurised, by passing through the hot furnace. The hot pellets that come out of the oven can be cooled by heat exchange with the air supplied to the oven. IN

det tilfelle de pellets som kommer ut av ovnen ikke har tilstrekkelig mekanisk styrke til å motstå forholdene i den elektrotermiske sink-reduksjonsovnen, kan pelletene videre varmeherdes ved en temperatur på ca. 1225°C. Herding ved temperaturer over 1300°C bevirker at pelletene mister sin porositet og mottakelig overfor reduksjon. In the event that the pellets that come out of the furnace do not have sufficient mechanical strength to withstand the conditions in the electrothermal zinc reduction furnace, the pellets can be further heat-cured at a temperature of approx. 1225°C. Curing at temperatures above 1300°C causes the pellets to lose their porosity and be susceptible to reduction.

Rostingsgassene som kommer ut av bly og svovelfjerningsovnen, inneholder svoveldioksyd og bly- og kadmiumsulfider. De varme gassene blir fortrinnsvis avkjolt og deres varmeinnhold gjenvunnet ved gjen-nomf oring gjennom spillvarmekjeier. Bly- og kadmiumverdiene kan sepa-reres fra gass-strommen ved elektrostatisk utfelling og våtvasking, og kan gjenvinnes ved hjelp av egnet kjemisk behandling. Svovelverdiene som er tilstede i gass-strommen kan gjenvinnes ved omdannelse The roasting gases that come out of the lead and desulphurisation furnace contain sulfur dioxide and lead and cadmium sulphides. The hot gases are preferably cooled and their heat content recovered by passing them through waste heat boilers. The lead and cadmium values can be separated from the gas stream by electrostatic precipitation and wet washing, and can be recovered using suitable chemical treatment. The sulfur values present in the gas stream can be recovered by conversion

av svoveldioksydet til svovelsyre. of the sulfur dioxide to sulfuric acid.

Oppfinnelsen er videre illustrert ved hjelp av folgende eksempler og under henvisning til tegningene hvor: fig. 1 er et stromningsdiagram som viser den generaliserte drift av fremgangsmåten ifolge oppfinnelsen. Som vist på figuren er f5rste trinn i prosessen, fremstilling av konsentratpellets. Sink-malmkonsentråt, findelt restmateriale fra elektrotermiske reduksjonsovner og et bindemiddel males sammen og lages til pellets. Pelletene blir sortert og deretter torket for å fjerne det vann som er benyttet til pelletfremstillingen. Som vist innfores pelletene i toppen på en vertikal ovn. Fjerning av bly og kadmium foregår i den ovre delen av ovnen. Luft tilfores til midten av den nedre del av ovnen for å være behjelpelig med avsvovlingen av det pelletformede konsentrat. De rensede, avsvovlede og varmeherdede pellets tas ut ved bunnen av ovnen. De varme rostingsgassene fjernes på steder nær toppen og bunnen av ovnen for deretter å sendes til spillvarmesjeien for gjenvinning av varme og bly,' kadmium og svovélverdier som finnes i disse rostings-gasser. The invention is further illustrated by means of the following examples and with reference to the drawings where: fig. 1 is a flow diagram showing the generalized operation of the method according to the invention. As shown in the figure, the first step in the process is the production of concentrate pellets. Zinc-ore concentrate wire, finely divided residual material from electrothermal reduction furnaces and a binder are ground together and made into pellets. The pellets are sorted and then dried to remove the water used for pellet production. As shown, the pellets are fed into the top of a vertical kiln. Removal of lead and cadmium takes place in the upper part of the furnace. Air is supplied to the center of the lower part of the furnace to assist with the desulphurisation of the pellet-shaped concentrate. The cleaned, desulphurised and heat-hardened pellets are taken out at the bottom of the oven. The hot roasting gases are removed at locations near the top and bottom of the furnace and then sent to the waste heat boiler for recovery of heat and lead, cadmium and sulfur values found in these roasting gases.

I andre valgfrie fremgangsmåter som ikke er vist på figuren, kan de varme pellets som er laget av konsentrat og som kommer ut av ovnen, avkjoles ved varmeutveksling med en oksygenholdig gass. Gassen kan være en del av eller all den luften som tilfores ovnen. Oppvarming av den tilforte luft kan tilveiebringes i en tredje sone i ovnen, hvori de varme, fullstendig avsvovlede pellets av konsentrat, bringes i ber5ring med luft som sendes til reaksjonssonene i ovnen. Avsvovling er en eksotermisk reaksjon og temperaturen innen avsvovlingssonen kontrolleres ved å regulere temperaturen og hastigheten med hvilken luft tilfares til avsvovlingssonen. In other optional methods not shown in the figure, the hot pellets made of concentrate and coming out of the furnace can be cooled by heat exchange with an oxygen-containing gas. The gas can be part or all of the air supplied to the oven. Heating of the supplied air can be provided in a third zone of the furnace, in which the hot, completely desulfurized pellets of concentrate are brought into contact with air which is sent to the reaction zones of the furnace. Desulphurisation is an exothermic reaction and the temperature within the desulphurisation zone is controlled by regulating the temperature and the speed at which air is supplied to the desulphurisation zone.

Fig. 2 er et stromningsdiagram som viser en spesiell utforelse av foreliggende oppfinnelse. Sinkmalmkonsentrat, finkornet restmateriale fra den elektrotermiske reduksjonsovn, returnerte finkornede materialer og eventuelt forskjellig re-sirkulert eller sinkholdig til-fQringsmateriale sendes fra sine respektive lagringstanker til en ku-lemolle. En typisk kjemisk analyse som foretas på Balmat-sinkmalmkonsentratet er som folger: Fig. 2 is a flow diagram showing a particular embodiment of the present invention. Zinc ore concentrate, fine-grained residual material from the electrothermal reduction furnace, returned fine-grained materials and possibly different recycled or zinc-containing feed material are sent from their respective storage tanks to a ball mill. A typical chemical analysis carried out on the Balmat zinc ore concentrate is as follows:

Selv om det meste av sinkkonsentratene kan pelle.tiseres i den form de mottas, forbedrer maling, av de grovkornede konsentratene de fysiske egenskapene til de resulterende pellets. Folgende tabell viser siktanalyse av et typisk konsentrat. Porsjon I er konsentratet i den form det mottas, porsjonene II og III er det samme konsentrat utsatt for forskjellige grader av maling. Although most of the zinc concentrates can be pelletized in the form they are received, grinding of the coarse-grained concentrates improves the physical properties of the resulting pellets. The following table shows sieve analysis of a typical concentrate. Portion I is the concentrate in the form it is received, Portions II and III are the same concentrate subjected to different degrees of painting.

Sinkkonsentrater innen de ovenfor angitte storrelsesområder kan lett pelletiseres. De grovkornede partikler i umalt konsentrat gir imidlertid opphav til en pellet med en ujevn overflate, som utsettes for nedslitning under håndtering, spesielt når pelletene er t6rre. Zinc concentrates within the size ranges indicated above can be easily pelletized. However, the coarse-grained particles in unground concentrate give rise to a pellet with an uneven surface, which is subject to wear and tear during handling, especially when the pellets are dry.

For å gjore tapet ved nedslitning så lite som mulig, er det onskelig In order to make the loss due to wear and tear as small as possible, it is desirable

å male de grovkornede konsentratene for å fjerne det meste av +100 mesh materialet. to grind the coarse-grained concentrates to remove most of the +100 mesh material.

Konsentrat som er underkastet maling og som har en storrelse i likhet med det som er angitt under porsjon II, gir en pellet med en jevn, fast overflate og god fysisk styrke. Ytterligere maling av dette materialet er unodvendig og virker skadelig på pelletstyrken. Concentrate subjected to grinding and having a size similar to that indicated under portion II, gives a pellet with a smooth, firm surface and good physical strength. Further painting of this material is unnecessary and has a detrimental effect on the pellet strength.

Konsentrater underkastet ekstra maling og som har en storrelse som angitt under porsjon III, danner lett pellets, men pelletmaterialet er vanligvis uregelmessig og misdannet. Ytterligere maling av konsentratet forverrer bare denne tilstand. Uregelmessige pellets er svakere enn sfæriske pellets og danner mindre gjennomtrengelige lag. Concentrates subjected to additional grinding and having a size as indicated under Portion III readily form pellets, but the pellet material is usually irregular and malformed. Further grinding of the concentrate only worsens this condition. Irregular pellets are weaker than spherical pellets and form less permeable layers.

Den benyttede partikkelstorrelsesfordelingen på sinkmalmkonsen-tratmaterialet er omtrent 98$ av -100 mesh og $ 0- 60% av -325 mesh. Konsentrater som er mer grovkornet enn dette bor males videre, konsentrater som er mer finkornet enn dette, kan blandes med annet grovkornet konsentrat for å oppnå det onskede partikkelstorrelsesområde. The particle size distribution used on the zinc ore concentrate material is approximately 98% of -100 mesh and $0-60% of -325 mesh. Concentrates that are more coarse-grained than this should be ground further, concentrates that are finer-grained than this can be mixed with other coarse-grained concentrates to achieve the desired particle size range.

Blandingen som tilfores til kulemSllen, inneholder ca. 80 vektprosent Balmat-konsentrat og 20 vektprosent -4-0 mesh finkornet materiale fra den elektrotermiske reduksjonsovn. Typiske' finkornede rest-materialer inneholder 16.5$ Zn, 0.28$ Pb, 0.91$ S, 19.0$ C og 16.0$ Fe. Blandingen males i ca. l/2 time for den luftklassifiseres og sendes til lagringstanken for malt tilforingsmateriale. Ekstra maling eller malingen av blandingen til en altfor finkornet storrelse, vil resultere i at det dannes en svakere pellet i de etterfølgende operasjons-trinn. The mixture that is supplied to the kulemSllen contains approx. 80 percent by weight Balmat concentrate and 20 percent by weight -4-0 mesh fine-grained material from the electrothermal reduction furnace. Typical fine-grained residual materials contain 16.5$ Zn, 0.28$ Pb, 0.91$ S, 19.0$ C and 16.0$ Fe. The mixture is ground for approx. 1/2 hour for it to be air-classified and sent to the storage tank for ground feed material. Extra grinding or the grinding of the mixture to an excessively fine grain size will result in a weaker pellet being formed in the subsequent operational steps.

En blanding av det oppmalte tilforingsmateriale og ca. 2 vektprosent bentonit sendes til en kollergang. Den torre blandingen fuk-tes med vann og omdannes til pellets i en roterende kuleformings-trommel. Pellets dannes ved skiftevis å tilsette små mengder konsentrat og vann til systemet inntil pelletene har en diameter på ca. 12 mm. Utskiftning av en del eller alt vannet med en sinksulfatopp-losning som inneholder 36 g sink per liter, hadde en tendens til å forbedre pelletmaterialets bruddstyrke. Sink- og svovelverdiene i opplosningen inkorporeres i konsentratpelletene og blir siden gjenvunnet i prosessen. A mixture of the ground feed material and approx. 2 weight percent bentonite is sent to a collier. The dry mixture is moistened with water and converted into pellets in a rotating ball forming drum. Pellets are formed by alternately adding small amounts of concentrate and water to the system until the pellets have a diameter of approx. 12 mm. Replacing some or all of the water with a zinc sulfate solution containing 36 g of zinc per liter tended to improve the breaking strength of the pellet material. The zinc and sulfur values in the solution are incorporated into the concentrate pellets and are then recovered in the process.

Hastigheten på svovelfjerningen og derfor oppholdstiden for pelletmaterialet i avsvovlingsovnen, avhenger blant annet av storrelsen på de pellets som gjennomgår avsvovling. Lignende forhold gjelder også i den elektrotermiske reduksjonsovn. Jevn storrelsesfordeling av pellets gjor det lettere mulig å opprettholde optimale driftsvil-kår under avsvovling og siden under reduksjon. The speed of sulfur removal and therefore the residence time of the pellet material in the desulphurisation furnace depends, among other things, on the size of the pellets undergoing desulphurisation. Similar conditions also apply in the electrothermal reduction furnace. Even size distribution of pellets makes it easier to maintain optimal operating conditions during desulphurisation and then during reduction.

En pelletsstorrelse hvor diameteren er ca. 12 mm blir benyttet både i avsvovlingsovnen og den elektrotermiske reduksjonsovn. Mindre pellets pakkes mer tett sammen og bruk av disse ville resultere i en uonsket okning i motstand overfor den totale gass-stromning gjennom pelletlaget. Storre pellets har tendens til å trenge en lenger oppholdstid for disse pellets i avsvovlingsovnen så vel som i den elektrotermiske reduksjonsovn. A pellet size where the diameter is approx. 12 mm is used in both the desulphurisation furnace and the electrothermal reduction furnace. Smaller pellets are packed more tightly together and their use would result in an unwanted increase in resistance to the total gas flow through the pellet layer. Larger pellets tend to need a longer residence time for these pellets in the desulfurization furnace as well as in the electrothermal reduction furnace.

De sorterte pellets torkes ved hjelp av varmluft for de sendes til ovnen for fjerning av bly og avsvovling. Man fjerner ikke alt vannet som er tilsatt i pelletiseringsprosessen, fordi tilstedeværel-sen av noe vanndamp har en fordelaktig virkning, idet den hemmer oksydasjon mens konsentratet gjores fritt for bly. Det kan også tilsettes fuktighet for å kontrollere temperaturen i blyfjerningssonen. For blyfjerning og avsvovling gir typiske pellets, som er dannet av 80$ Balmat-konsentrat og 20$ finkornet restmateriale fra den elektrotermiske ovn pluss 2% bentonit og pelletisert med sinksulfatopplos-ning, folgende analyse på torr basis: The sorted pellets are dried using hot air before they are sent to the furnace for lead removal and desulphurisation. You do not remove all the water added in the pelletizing process, because the presence of some water vapor has a beneficial effect, as it inhibits oxidation while making the concentrate free of lead. Moisture can also be added to control the temperature in the lead removal zone. For lead removal and desulfurization, typical pellets, which are formed from 80$ Balmat concentrate and 20$ fine-grained residual material from the electrothermal furnace plus 2% bentonite and pelletized with zinc sulfate solution, give the following analysis on a dry basis:

som tilfores ovnen. Knusestyrken til pelletene er ca. 31-5 kg og de reduseres lettere i en elektrotermisk sinkreduksjonsovn enn i en kon-vensjonell sintringsovn. I tilfelle det trenges pellets med storre mekanisk styrke, kan pelletene herdes videre ved oppvarming i luft ved ca. 1225°C. Under disse betingelser heves knusestyrken til pelletene til over 4-5 kg etter 10 minutters oppvarming og til over ca. which is fed to the furnace. The crushing strength of the pellets is approx. 31-5 kg and they are reduced more easily in an electrothermal zinc reduction furnace than in a conventional sintering furnace. If pellets with greater mechanical strength are needed, the pellets can be hardened further by heating in air at approx. 1225°C. Under these conditions, the crushing strength of the pellets is raised to over 4-5 kg after 10 minutes of heating and to over approx.

90 kg etter 1 times oppvarming. 90 kg after 1 hour of heating.

Claims

Process for the production of zinc concentrate pellets for use

in an electrothermal zinc reduction furnace, by feeding a zinc ore concentrate material downwards through a vertical shaft furnace having two heating zones, exposing this material in an upper heating zone to a temperature of approx. 1150°C in an atmosphere that has a deficit of oxygen to evaporate and drive off lead and cadmium sulphides from the material, and by exposing the material in a lower heating zone to a temperature of between approx. 900°-1025°C in the presence of sufficient oxygen to thus convert the sulphide sulfur content in the concentrate to sulfur dioxide and the zinc values to zinc oxide, feeding at least some of the sulfur dioxide from the second heating zone to the first heating zone, characterized by using a zinc ore concentrate material with a particle size distribution of approx. 98$ of -100 mesh and 50-60$ of -325 mesh and that the zinc ore concentrate material used for the treatment is converted into pellets with a diameter of approx. 12 mm. The sorted and dried pellets are sent to the top of a vertical shaft furnace which is divided into two heating zones as indicated by the dashed line. Lead and cadmium compounds are evaporated and driven off in the upper zone, the concentrate is desulphurised in the lower zone. The upper heating zone is maintained at approx. 1150°C and the lower zone at approx. 900°-1025°C to promote lead removal and desulphurisation respectively. As shown in the figure, air is sent to several places in the lower heating zone to provide the oxygen needed for desulphurisation. The hot gas passing through the upper or lead removal zone has been de-oxygenated and contains sulfur dioxide formed in the desulfurization zone. • Hot emitted gas is collected in places near the top or bottom of the furnace for the recovery of heat, sulphur, lead and cadmium values as discussed earlier. A typical emitted gas contains 2.6$ 02, 9.1$ S02, 3.7$ C02, 8.3$<H>20 and 76.3$ N2. The degree of purification and desulphurisation of the zinc concentrate is also controlled by the rate at which the concentrate pellets pass through the furnace. By regulating the flow rate of the pellets so that a residence time of approx. 13 hours, 4 hours in the upper heating zone and 9 hours in the lower heating zone, gives a pellet product with the following typical analysis:

The lead content in the concentrate has been reduced from 0.24 to 0.005$, the cadmium content from 0.11 to 0.02$ and the sulfur content from 25-9 to 0.01$. The. it appears that it is more difficult to eliminate cadmium than it is to eliminate lead. Experiments have shown that maximum lead removal is achieved at 1150°C within about 1 hour, but the experiments have also shown. that while most of the cadmium is also removed in the first hour, it takes 3-4 hours at the mentioned temperature for the curve for cadmium removal to flatten out. The residence time for the pellet material in the lead removal zone is set to approx. 4 hours to promote maximum cadmium removal. Virtually complete removal of sulfur is achieved by allowing a residence time for the concentrate in the desulphurisation zone of approx. 9 hours. The hot, cleaned and desulphurised concentrate pellets are taken out at the bottom of the oven. The pellet material is air-cooled, which is not shown in the figure, and its heat content can be used to heat that air